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首度發現!醫院常見「超級細菌」竟能分解醫療塑膠

這項驚人發現的主角是「綠膿桿菌」(Pseudomonas aeruginosa),這種革蘭氏陰性(根據細菌在革蘭氏染色測試後呈現的顏色分類)的桿狀細菌,具有極強的適應力與伺機性,特別容易在醫療環境中造成感染。它是院內感染的主要元兇之一,可能引發肺炎、尿道感染甚至敗血癥等嚴重問題。

更棘手的是,某些綠膿桿菌株已對幾乎所有抗生素產生抗藥性(稱為多重抗藥性綠膿桿菌),因此被冠上「超級細菌」的稱號。在美國,這種菌株每年導致數千名住院患者死亡,以及數萬例非致命性感染,免疫力低下的患者尤其容易受到侵害。

英國最新研究發現,這種頑強的細菌竟能分解醫院常用的塑膠材料。研究團隊從傷口分離出的綠膿桿菌中,鑑定出一種名為Pap1的酵素,能夠分解稱為聚己內酯(PCL)的生物可分解塑膠。這種材料廣泛應用於縫合線、導管、呼吸器、植入物及醫療器械包裝等領域。

特別值得注意的是,雖然過去已發現多種能分解塑膠的細菌酵素,但這卻是首度在臨床環境中發現此類酵素。這項發現意義重大,因為它可能解釋了為何這些細菌能在醫院環境中如此頑強存活——如果它們能分解塑膠,就可能汙染那些本應無菌的器械表面。

為確認這種酵素的作用,研究團隊將編碼Pap1的基因移植到大腸桿菌中。結果顯示,表達這種酵素的大腸桿菌確實能分解瓊脂平板上的PCL材料。當團隊移除綠膿桿菌中的Pap1基因後,該菌株就喪失了分解塑膠的能力。

研究團隊在論文中強調:「這對感染控制提出嚴峻挑戰。PCL因其優異的生物相容性,被廣泛應用於醫療領域,更是生技創新的前沿材料。從宿主角度來看,病原體若能夠破壞含有PCL的醫療器材結構完整性,很可能導致醫療處置失敗。」

研究還發現,這種酵素能促使細菌產生更多生物膜(biofilm),相較於玻璃等其他表面,細菌在PCL上形成的生物膜量明顯增加。一般而言,生物膜產量越高,細菌對抗生素的抗性就越強。團隊解釋:「生物膜是細菌的主要生長模式,採用這種生長模式的病原體特別難以治療。」

為驗證生物膜形成能力是否會增強細菌毒性,團隊將改造後的菌株接種到大蠟螟幼蟲體內。結果顯示,具有PCL分解能力的綠膿桿菌對幼蟲的致死率明顯高於缺乏此能力的菌株。

這項發表於《細胞報告》的研究不僅揭示了綠膿桿菌在醫療環境中的雙重威脅——既增加感染風險,又能降解醫療塑膠,更為器材設計與治療計畫提供重要警示。研究團隊建議:「可在PCL醫療器材中新增抗菌成分,以降低感染與生物降解風險。」目前他們正著手檢測其他病原體是否也具有分解塑膠的能力。